化工設(shè)計-10 分離設(shè)備 閃蒸

1、化工(hugng)設(shè)計 任課教師：張宇精品資料第七章第七章 分離設(shè)備分離設(shè)備(shbi)(shbi)工工藝設(shè)計藝設(shè)計精品資料 Aspen Plus 中分離過程中分離過程(guchng)模型包含兩大模型包含兩大類別：類別：簡單分離單元模型簡單分離單元模型 Separators塔設(shè)備塔設(shè)備(shbi)單元模型單元模型 Columns精品資料簡單分離單元模型包含簡單分離單元模型包含(bohn)五個模塊：五個模塊：兩相閃蒸器兩相閃蒸器 Flash2三相三相(sn xin)閃蒸器閃蒸器 Flash3傾析器傾析器 Decanter組份分離器組份分離器 Sep兩出口組份分離兩出口組份分離器器 Sep2精品資

2、料 簡單簡單(jindn)分離單元模分離單元模型型精品資料 Flash2 兩相閃蒸器兩相閃蒸器 Flash2模塊執(zhí)行給定模塊執(zhí)行給定(i dn)熱力學(xué)條件下熱力學(xué)條件下的汽的汽-液平衡或汽液平衡或汽-液液-液平衡計算，輸出一股液平衡計算，輸出一股汽相和一股液相產(chǎn)物。用于模擬閃蒸器、蒸汽相和一股液相產(chǎn)物。用于模擬閃蒸器、蒸發(fā)器、氣液分離器等。發(fā)器、氣液分離器等。精品資料精品資料Flash2 連接連接(linji)Flash2 模塊模塊(m kui)的連接圖如下：的連接圖如下： 精品資料Flash2 模型模型(mxng)參數(shù)參數(shù)Flash2 模塊模塊(m kui)的模型參數(shù)有的模型參數(shù)有 3 組：

3、組： 1、閃蒸設(shè)定、閃蒸設(shè)定 (Flash Specifications)(1) 溫度溫度 (Temperature)(2) 壓力壓力 (Pressure)(3) 蒸氣分率蒸氣分率 (Vapor Fraction)(4) 熱負(fù)荷熱負(fù)荷 (Heat Duty) 從以上從以上 4 個參數(shù)中選定個參數(shù)中選定 2 個。個。精品資料精品資料2、有效相態(tài)、有效相態(tài) (Valid Phase)(1) 汽汽-液相液相 (Vapor-Liquid)(2)汽汽-液液-液相液相 (Vapor-Liquid-Liquid)(3)汽汽-液液-游離水相游離水相 (Vapor-Liquid-Free Water) 從以上從

4、以上 3個參數(shù)個參數(shù)(cnsh)中選定中選定 1 個。個。Flash2 模塊的模型模塊的模型(mxng)參數(shù)有參數(shù)有 3 組：組： 精品資料精品資料3、液沫夾帶、液沫夾帶(jidi) (Liquid Entrainment in Vapor Stream) 液相被帶入汽相中的分率。液相被帶入汽相中的分率。Flash2 模塊的模型模塊的模型(mxng)參數(shù)有參數(shù)有 3 組：組： 精品資料精品資料Flash2 應(yīng)用應(yīng)用(yngyng)示例示例(1) 流量為流量為1000 kg/hr、壓力為、壓力為0.11 MPa、含乙醇、含乙醇70%w、水、水30%w的飽和蒸汽在蒸汽冷凝器中部分的飽和蒸汽在蒸汽冷

5、凝器中部分冷凝，冷凝物流的汽冷凝，冷凝物流的汽/液比液比(摩爾摩爾)=1/3。求離開。求離開(l ki)冷凝器的汽、液兩相的溫度和組成。冷凝器的汽、液兩相的溫度和組成。精品資料Flash2 應(yīng)用應(yīng)用(yngyng)示例示例(2) 流量流量(liling)為為1000 kg/hr、壓力為、壓力為0.5 MPa 溫度溫度為為120、含乙醇、含乙醇 70%w、水、水30 %w的物料絕熱閃蒸的物料絕熱閃蒸到到0.15 MPa。求離開閃蒸器的汽、液兩相的溫度、流。求離開閃蒸器的汽、液兩相的溫度、流量量(liling)和組成。和組成。精品資料Flash2 應(yīng)用應(yīng)用(yngyng)示例示例(3) 流量為流量

6、為1000 kg/hr、壓力為、壓力為0.2 MPa 溫度溫度20、含丙酮、含丙酮30%w、水、水70%w的物料進(jìn)行部分的物料進(jìn)行部分蒸發(fā)回收丙酮，求丙酮回收率為蒸發(fā)回收丙酮，求丙酮回收率為90%時的蒸發(fā)器時的蒸發(fā)器溫度和熱負(fù)荷以及溫度和熱負(fù)荷以及(yj)汽、液兩相的流量和組汽、液兩相的流量和組成。成。精品資料靈敏度分析靈敏度分析(fnx) Sensitivity在進(jìn)行過程設(shè)計和分析時，常常需要了解某些在進(jìn)行過程設(shè)計和分析時，常常需要了解某些(mu xi)過程變量受其它過程變量影響的敏感程過程變量受其它過程變量影響的敏感程度，度，ASPTEN Plus為此提供了一個非常有用的分為此提供了一個非

7、常有用的分析工具：模型分析工具析工具：模型分析工具(Model Analysis Tools)下的下的靈敏度靈敏度(Sensitivity)對象。對象。精品資料精品資料創(chuàng)建靈敏度對象時，按以下步驟操作：創(chuàng)建靈敏度對象時，按以下步驟操作： 1、從數(shù)據(jù)瀏覽器右側(cè)、從數(shù)據(jù)瀏覽器右側(cè)(yu c)的對象管理器的對象管理器(Object Manager)中點擊新建中點擊新建(New)按鈕；按鈕； 2、在彈出對話框中為新對象指定一個辨識號、在彈出對話框中為新對象指定一個辨識號(ID)；精品資料步驟步驟(bzhu)1和步驟和步驟(bzhu)2：精品資料3、在定義、在定義(Define)表單中點擊新建表單中點擊

8、新建(New)按鈕，按鈕，創(chuàng)建靈敏度對象創(chuàng)建靈敏度對象(duxing)所需的變量；所需的變量；4、在彈出對話框中輸入新變量的變量名、在彈出對話框中輸入新變量的變量名(Variable name)；精品資料步驟步驟(bzhu)3和步驟和步驟(bzhu)4：精品資料5、在變量定義、在變量定義(Variable Definition)對話框中的下對話框中的下拉 式 選 擇 框 中 選 擇 變 量 的 類 別拉 式 選 擇 框 中 選 擇 變 量 的 類 別(libi)(Category)、類型、類型(Type)、流股、流股(Stream)或 模 塊或 模 塊 (Block)代 號 ， 并 指 定 具

9、 體 變 量代 號 ， 并 指 定 具 體 變 量(Variable)。精品資料步驟步驟(bzhu)5：精品資料可以可以(ky)定義多個分析所需的變量，如下圖所示：定義多個分析所需的變量，如下圖所示：精品資料步驟步驟6：在變化：在變化(Vary)表單中輸入調(diào)節(jié)變量表單中輸入調(diào)節(jié)變量(Manupulated variable)的類型、名的類型、名稱和具體稱和具體(jt)變量變量(variable),并指定并指定體調(diào)節(jié)上、下限體調(diào)節(jié)上、下限(Upper/Lower limits) 和增量和增量(Incr)。精品資料步驟步驟(bzhu)6：精品資料步驟步驟7：在列表：在列表(Tabulate)表單中

10、輸入表單中輸入(shr)需需要 進(jìn) 行 靈 敏 度 分 析 的 列 表 變 量要 進(jìn) 行 靈 敏 度 分 析 的 列 表 變 量(Tabulated variable)或組合變量的表或組合變量的表達(dá)式達(dá)式(Expression)，以及列表時的列序，以及列表時的列序號號(Column No.)。精品資料步驟步驟(bzhu)7：精品資料步驟步驟8：結(jié)果查看：結(jié)果查看 從左側(cè)索引欄中選擇靈敏度對象下的結(jié)果從左側(cè)索引欄中選擇靈敏度對象下的結(jié)果(Results)項目，右側(cè)的匯總項目，右側(cè)的匯總(Summary)表單中按表單中按照指定的列序號列表給出調(diào)節(jié)變量照指定的列序號列表給出調(diào)節(jié)變量(binling)

11、和列表變量和列表變量(binling)的對應(yīng)值。的對應(yīng)值。精品資料步驟步驟(bzhu)8：精品資料 變量變量(binling)關(guān)系圖關(guān)系圖Plot 在查看和分析靈敏度分析的列表數(shù)據(jù)時，用圖形在查看和分析靈敏度分析的列表數(shù)據(jù)時，用圖形描述的函數(shù)關(guān)系曲線常常能讓我們更直觀和全面地了描述的函數(shù)關(guān)系曲線常常能讓我們更直觀和全面地了解過程變量間的依賴趨勢解過程變量間的依賴趨勢(qsh)，ASPTEN Plus為此為此提供了繪圖提供了繪圖(Plot)功能，可以將列表數(shù)據(jù)中的任意兩功能，可以將列表數(shù)據(jù)中的任意兩列繪制成列繪制成XY曲線圖。曲線圖。精品資料步驟步驟(bzhu)1：選擇橫坐標(biāo)變量：選擇橫坐標(biāo)變量

12、 在列表數(shù)據(jù)中選中一列，從窗口菜單在列表數(shù)據(jù)中選中一列，從窗口菜單Plot項項的下拉框里選擇的下拉框里選擇X軸變量軸變量(X-Axis Variable)；精品資料精品資料步驟步驟2：選擇縱坐標(biāo)變量：選擇縱坐標(biāo)變量 再選中列表再選中列表(li bio)數(shù)據(jù)的另一列，從窗口菜數(shù)據(jù)的另一列，從窗口菜單單Plot項的下拉框里選擇項的下拉框里選擇Y軸變量軸變量(Y-Axis Variable)；精品資料精品資料步驟步驟3：繪制曲線：繪制曲線 然后點擊然后點擊(din j)窗口菜單窗口菜單Plot項的下拉框項的下拉框里的顯示繪圖里的顯示繪圖(Display Plot), 即可得到曲線圖。即可得到曲線圖。

13、精品資料精品資料精品資料Flash2 應(yīng)用應(yīng)用(yngyng)示例示例(4) 流量為流量為1000 kg/hr、壓力為、壓力為0.2 MPa溫度為溫度為20、含丙酮、含丙酮 30%w、水、水 70%w的物料進(jìn)行部分的物料進(jìn)行部分蒸發(fā)回收丙酮，蒸發(fā)器熱負(fù)荷蒸發(fā)回收丙酮，蒸發(fā)器熱負(fù)荷(fh)為為250 kW。分析液沫夾帶對汽相丙酮分率和丙酮回收率的分析液沫夾帶對汽相丙酮分率和丙酮回收率的影響。影響。精品資料 Flash3 三相三相(sn xin)閃閃蒸器蒸器 Flash3 模塊執(zhí)行模塊執(zhí)行(zhxng)給定熱力學(xué)條件下的給定熱力學(xué)條件下的汽汽-液液-液平衡計算，輸出一股汽相和兩股液相產(chǎn)物。液平衡計

14、算，輸出一股汽相和兩股液相產(chǎn)物。用于模擬閃蒸器、蒸發(fā)器、液用于模擬閃蒸器、蒸發(fā)器、液-液分離器、汽液分離器、汽-液液-液分液分離器等。離器等。精品資料精品資料Flash3 連接連接(linji)Flash3 的連接的連接(linji)圖如下：圖如下： 精品資料Flash3 模型模型(mxng)參數(shù)參數(shù)Flash3 的模型的模型(mxng)參數(shù)有參數(shù)有 3 組：組：1、閃蒸設(shè)定、閃蒸設(shè)定 ( Flash Specifications)(1) 溫度溫度(Temperature)(2) 壓力壓力 (Pressure)(3) 蒸汽分率蒸汽分率(Vapor Fraction)(4) 熱負(fù)荷熱負(fù)荷(Hea

15、t Duty) 從以上從以上 4 個參數(shù)中選定個參數(shù)中選定 2 個。個。精品資料精品資料2、關(guān)鍵組份、關(guān)鍵組份 ( Key Component) 指定關(guān)鍵組份后，含關(guān)鍵組份摩爾分率大的指定關(guān)鍵組份后，含關(guān)鍵組份摩爾分率大的液相作為第二液相作為第二(d r)液相。液相。 如未指定關(guān)鍵組份，則密度大的液相作為第如未指定關(guān)鍵組份，則密度大的液相作為第二二(d r)液相。液相。Flash3 的模型的模型(mxng)參數(shù)有參數(shù)有 3 組：組：精品資料精品資料3、液沫夾帶、液沫夾帶 (Liquid Entrainment in Vapor Stream) 分別設(shè)定分別設(shè)定(sh dn)兩個液相被夾帶入汽相

16、中兩個液相被夾帶入汽相中的分率。的分率。Flash3 的模型的模型(mxng)參數(shù)有參數(shù)有 3 組：組：精品資料精品資料Flash3 應(yīng)用應(yīng)用(yngyng)示例示例(1)流量為流量為1000 kg/hr、壓力為、壓力為0.11 MPa、含乙醇、含乙醇30%w、正己烷、正己烷30%w、水、水40%w的飽和的飽和(boh)蒸汽蒸汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷凝物流的汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷凝物流的汽/液比液比(摩摩爾爾)=1/9。求離開冷凝器的汽、液、液三相的溫度、。求離開冷凝器的汽、液、液三相的溫度、質(zhì)量流量和組成。質(zhì)量流量和組成。精品資料Flash3 應(yīng)用應(yīng)用(yngyng)示例示例(2)

17、 F=500 kg/hr、P=0.8 MPa、T=100 含乙醇含乙醇(y chn)70%w、水、水30%w的物流與的物流與F=500 kg/hr、P=0.8 MPa、T=70 含正己烷含正己烷60%w、乙醇、乙醇(y chn)40%w的物流在閃蒸器中混合并絕熱閃蒸到的物流在閃蒸器中混合并絕熱閃蒸到P=0.11 MPa，求，求離開閃蒸器的汽、液、液三相的溫度、質(zhì)量流量和組離開閃蒸器的汽、液、液三相的溫度、質(zhì)量流量和組成。成。精品資料 Decanter 傾析器傾析器Decanter 模塊模塊(m kui)執(zhí)行給定熱力學(xué)執(zhí)行給定熱力學(xué)條件下的液條件下的液-液平衡或液液平衡或液-游離水平衡計算，輸游

18、離水平衡計算，輸出兩股液相產(chǎn)物。用于模擬液出兩股液相產(chǎn)物。用于模擬液-液分離器、水傾液分離器、水傾析器等。析器等。精品資料精品資料Decanter 連接連接(linji)Decanter 模塊模塊(m kui)的連接圖如下：的連接圖如下： 精品資料Decanter 模型模型(mxng)參數(shù)參數(shù)Decanter 模塊的模型模塊的模型(mxng)參數(shù)有參數(shù)有 3 組：組： 1、傾析設(shè)定、傾析設(shè)定 (Decanter Specifications) (1) 壓力壓力 (Pressure) (2) 溫度溫度/熱負(fù)荷熱負(fù)荷 (Temperature/Heat Duty)精品資料精品資料2、關(guān)鍵、關(guān)鍵(g

19、unjin)組份組份 (Key Component) 指定關(guān)鍵指定關(guān)鍵(gunjin)組份后，含關(guān)鍵組份后，含關(guān)鍵(gunjin)組份摩爾分率大的液相作為第二液相。組份摩爾分率大的液相作為第二液相。 如未指定關(guān)鍵如未指定關(guān)鍵(gunjin)組份，則密度大的液組份，則密度大的液相作為第二液相。相作為第二液相。Decanter 模塊模塊(m kui)的模型參數(shù)有的模型參數(shù)有 3 組：組： 精品資料精品資料Decanter 應(yīng)用應(yīng)用(yngyng)示示例例(1) 用水用水(P=0.2 MPa、T=20 )從含乙醇從含乙醇40%w、正己烷正己烷60%w的混合液的混合液(F=500 kg/hr、P=0.

20、2 MPa、T=20 )中萃取中萃取(cuq)乙醇，要求乙醇的萃取乙醇，要求乙醇的萃取(cuq)率達(dá)到率達(dá)到97%，求需要的水流量和萃取，求需要的水流量和萃取(cuq)相和萃余相的組成。相和萃余相的組成。精品資料 Sep 組份分離器組份分離器Sep模塊可以接受多股輸入物流，輸出多模塊可以接受多股輸入物流，輸出多股物流，并把輸入混合物中的各個組份分別股物流，并把輸入混合物中的各個組份分別(fnbi)按照指定的比例分配到每一股輸出物流按照指定的比例分配到每一股輸出物流中去。中去。精品資料精品資料Sep 連接連接(linji)Sep 模塊模塊(m kui)的連接圖如下：的連接圖如下： 精品資料Sep

21、 模型模型(mxng)參數(shù)參數(shù)Sep 模塊模塊(m kui)的模型參數(shù)有的模型參數(shù)有 3 組：組： 1、規(guī)定、規(guī)定 (Specifications) 輸出物流條件設(shè)定，指定每個組份在各股輸出物流條件設(shè)定，指定每個組份在各股輸出物流中的分率或流量。輸出物流中的分率或流量。精品資料精品資料2、進(jìn)料閃蒸、進(jìn)料閃蒸 (Feed Flash) 指定指定(zhdng)輸入物流混合后的閃蒸壓力和輸入物流混合后的閃蒸壓力和有效相態(tài)。有效相態(tài)。Sep 模塊的模型模塊的模型(mxng)參數(shù)有參數(shù)有 3 組：組： 精品資料精品資料3、出口閃蒸、出口閃蒸 (Outlet Flash) 指定每一股輸出物流的閃蒸壓力指定每一股輸出物流的閃蒸壓力(yl)、溫、溫度、氣相分率和有效相態(tài)。度、氣相分率和有效相態(tài)。Sep 模塊模塊(m kui)的模型參數(shù)有的模型參數(shù)有 3 組：組： 精品資料精品資料Sep 應(yīng)用應(yīng)用(yngyng)示例示例(1) 把把F=500 kg/hr、P=0.15 MPa、T=20 含乙醇含乙醇30%w、正丙醇、正丙醇20%w、正丁醇、正丁醇10%w、水、水40 %w的的物流分成物流分成(fn chn)四股輸出物流，各組份在輸出四